Mesenchymal stamceller isolert fra cellulose vev og co kultur kreftceller å studere deres samhandling
Summary
Vi tilbyr protokoller for evaluering av mesenchymal stamceller isolert fra tannlegekontoret masse og prostata kreft cellen interaksjoner basert på direkte og indirekte co kultur metoder. Tilstand medium og trans-vel membraner er egnet til å analysere indirekte paracrine aktivitet. Såing ulikt er farget celler sammen en passende modell for direkte celle-celle interaksjon.
Abstract
Kreft som må og innviklet sykdommen er ikke bare av personlige celle spredning og vekst, men også kontrollert av svulst miljø og celle-celle interaksjoner. Identifikasjon av kreft og stamcelleforskningen interaksjoner, inkludert endringer i ekstracellulære miljø, fysisk interaksjon og utskilles faktorer, kan aktivere oppdagelsen av nye terapi alternativer. Vi kombinerer kjente co kultur teknikker for å lage et modellsystem for stamceller (MSCs) og kreft cellen interaksjoner. I denne studien, ble tannlegekontoret masse stamceller (DPSCs) og PC-3 prostatakreft celle interaksjoner undersøkt av direkte og indirekte co kultur teknikker. Tilstand medium (CM) innhentet fra DPSCs og 0,4 µm pore størrelse trans-vel membraner ble brukt til å studere paracrine aktivitet. Co kultur av forskjellige celletyper ble sammen utført for å studere direkte celle-celle interaksjon. Resultatene viste at CM økt celle spredning og redusert apoptose i prostatakreft cellekulturer. Både CM og trans-brønnen systemet økt celle migrasjon kapasiteten på PC-3 celler. Celler med forskjellige membran fargestoffer var frø i samme kultur båtene DPSCs deltok i en Self-organisert struktur med PC-3 celler under problemet direkte co kultur. Samlet indikerte resultatene at co kultur teknikker kan være nyttig for kreft og MSC interaksjoner som modellsystem.
Introduction
Mesenchymal stamceller (MSCs), med mulighet til differensiering og bidrag til regenerering av mesenchymal vev som bein, brusk, muskel, leddbånd, sene og liggende under adipose, har vært isolert fra nesten alle vev i den voksne kropp1 , 2. utenom vev homeostase av produserende bosatt celler ved kronisk betennelse eller en skade, de produserer viktig cytokiner og vekst faktorer for å organisere angiogenese, immunsystemet og vev remodeling3. Samspillet av MSCs med kreft vev er ikke godt forstått, men samler bevis antyder at MSCs kan fremme svulst innvielsen, progresjon og metastasering4.
Homing evne til MSCs til skadde eller kronisk betent gjør dem en verdifull kandidat for stilk cellen-basert behandling. Men frigi kreft vev, “aldri healing sår”, også inflammatoriske cytokiner og pro-angiogenic molekyler avgjørende vekstfaktorer, som tiltrekker MSCs til cancerogenous området5. Mens det er begrenset rapportert rapporter viser hemmende effekten av MSCs på kreft vekst6,7, kreft progresjon og metastasering fremme effekter har blitt mye8. MSCs påvirke direkte eller indirekte kreft på ulike måter, inkludert undertrykke immunceller, sekresjon vekstfaktorer/cytokiner som støtter kreft celle spredning og migrasjon, forbedring angiogenic aktivitet og regulere epitel-mesenchymal overgang (EMT)9,10. Svulst miljøet består av flere celletyper, inkludert kreft-assosiert fibroblaster (CAFs) og/eller myofibroblasts, endotelceller, adipocytter og immunceller11. Av disse er CAFs den mest tallrike celle i svulst området som skiller ulike chemokines fremme kreft vekst og metastasering8. Det har vist at Ben margtransplantasjon-avledet MSCs kan skille ut CAFs i svulst stroma12.
Tannlegekontoret masse stamceller (DPSCs), karakterisert som de første dental vev-avledet MSCs av Gronthos et al. 13 i 2000 mye undersøkt av andre14,15, uttrykke pluripotency markører som Oct4, Sox2og Nanog16 og kan differensiere i ulike celle linages17. Gene og protein uttrykk analyse viste at DPSCs gi sammenlignbare nivåer av vekstfaktorer/cytokiner med andre MSCs som vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF), angiogenin, fibroblast vekstfaktor 2 (FGF2), interleukin-4 (IL-4), IL-6, IL-10, Stamcelle faktor (SCF), samt fms-lignende tyrosin kinase-3 ligand (Flt – 3L) som kan fremme angiogenese modulerer immunceller og støtte kreft celle spredning og migrasjon18,19,20 . Mens MSCs samhandling med kreft miljøet har vært godt dokumentert i litteraturen, er forholdet mellom DPSCs og kreftceller ikke evaluert ennå. Studien etablert vi co kultur og tilstand middels behandling strategier for en svært metastatisk prostatakreft cellen linje, PC-3 og DPSCs å foreslå potensielle tiltak av mekanismen av dental MSCs i kreft progresjon og metastasering.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bidrag av MSCs svulst miljøet er regulert av flere interaksjoner inkludert hybrid celle generasjon via cellen fusjoner, entosis eller cytokin og chemokine aktiviteter mellom stamceller og kreft celler28. Strukturelle organisasjon, celle-celle interaksjoner og utskilles faktorer bestemmer kreft cellen virkemåte svulst forfremmelse, progresjon og metastasering til omkringliggende vev. Riktig ex vivo modellsystemer undersøke mekanismene bak samhandling bosatt celle populasjoner m…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne studien ble støttet av Yeditepe University. Alle data og tall brukes i denne artikkelen ble tidligere publisert34.
Materials
| DMEM | Invitrogen | 11885084 | For cell culture |
| FBS | Invitrogen | 16000044 | For cell culture |
| PSA | Lonza | 17-745E | For cell culture |
| Trypsin | Invitrogen | 25200056 | For cell dissociation |
| PBS | Invitrogen | 10010023 | For washes |
| Dexamethasone | Sigma | D4902 | Component of differentiation media |
| β-Glycerophosphate | Sigma | G9422 | Component of osteogenic differentiation medium |
| Ascorbic acid | Sigma | A4544 | Component of osteo- and chondro-genic differentiation medium |
| Insulin-Transferrin-Selenium (ITS −G) | Invitrogen | 41400045 | Component of chondrogenic differentiation medium |
| TGF-β | Sigma | SRP3171 | Component of chondrogenic differentiation medium |
| Insulin | Sigma | I6634 | Component of adipogenic differentiation medium |
| Isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) | Sigma | I7018 | Component of adipogenic differentiation medium |
| Indomethacin | Sigma | I7378 | Component of adipogenic differentiation medium |
| MTS Reagent | Promega | G3582 | Cell viability analyses |
| TUNEL Assay | Sigma | 11684795910 | Apoptotic analyses |
| 24-well plate inserts | Corning | 3396 | For trans-well migration assay |
| PKH67 | Sigma | PKH67GL | For co-culture cell staining |
| PKH26 | Sigma | PKH26GL | For co-culture cell staining |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | For cell fixation |
| von Kossa Kit | BioOptica | 04-170801.A | For cell staining (differentiation) |
| Alcian blue | Sigma | A2899 | For cell staining (differentiation) |
Riferimenti
- Camberlain, G., Fox, J., Ashton, B., Middleton, J. Mesenchymal stem cells: their phenotype, differentiation capacity, immunological features, and potential for homing. Stem Cells. 25 (11), 2739-2749 (2007).
- Demirci, S., Doğan, A., Şahin, F. . Dental Stem Cells. , 109-124 (2016).
- Fox, J. M., Chamberlain, G., Ashton, B. A., Middleton, J. Recent advances into the understanding of mesenchymal stem cell trafficking. British journal of haematology. 137 (6), 491-502 (2007).
- Chang, A. I., Schwertschkow, A. H., Nolta, J. A., Wu, J. Involvement of mesenchymal stem cells in cancer progression and metastases. Current cancer drug targets. 15 (2), 88-98 (2015).
- Dvorak, H. F. Tumors: wounds that do not heal. New England Journal of Medicine. 315 (26), 1650-1659 (1986).
- Lu, Y. -. r., et al. The growth inhibitory effect of mesenchymal stem cells on tumor cells in vitro and in vivo. Cancer biology & therapy. 7 (2), 245-251 (2008).
- Secchiero, P., et al. Human bone marrow mesenchymal stem cells display anti-cancer activity in SCID mice bearing disseminated non-Hodgkin’s lymphoma xenografts. PloS one. 5 (6), e11140 (2010).
- Hong, I. -. S., Lee, H. -. Y., Kang, K. -. S. Mesenchymal stem cells and cancer: friends or enemies?. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 768, 98-106 (2014).
- Brennen, W. N., Chen, S., Denmeade, S. R., Isaacs, J. T. Quantification of Mesenchymal Stem Cells (MSCs) at sites of human prostate cancer. Oncotarget. 4 (1), 106 (2013).
- Klopp, A. H., Gupta, A., Spaeth, E., Andreeff, M., Marini, F. Concise review: dissecting a discrepancy in the literature: do mesenchymal stem cells support or suppress tumor growth. Stem cells. 29 (1), 11-19 (2011).
- Albini, A., Sporn, M. B. The tumour microenvironment as a target for chemoprevention. Nature Reviews Cancer. 7 (2), 139 (2007).
- Quante, M., et al. Bone marrow-derived myofibroblasts contribute to the mesenchymal stem cell niche and promote tumor growth. Cancer cell. 19 (2), 257-272 (2011).
- Gronthos, S., Mankani, M., Brahim, J., Robey, P. G., Shi, S. Postnatal human dental pulp stem cells (DPSCs) in vitro and in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences. 97 (25), 13625-13630 (2000).
- Mori, G., et al. Dental pulp stem cells: osteogenic differentiation and gene expression. Annals of the new York Academy of Sciences. 1237 (1), 47-52 (2011).
- Mori, G., et al. Osteogenic properties of human dental pulp stem cells. Journal of biological regulators and homeostatic agents. 24 (2), 167-175 (2010).
- Kerkis, I., et al. Isolation and characterization of a population of immature dental pulp stem cells expressing OCT-4 and other embryonic stem cell markers. Cells Tissues Organs. 184 (3-4), 105-116 (2006).
- Potdar, P. D., Jethmalani, Y. D. Human dental pulp stem cells: applications in future regenerative medicine. World journal of stem cells. 7 (5), 839 (2015).
- Ahmed, N. E. -. M. B., Murakami, M., Hirose, Y., Nakashima, M. Therapeutic potential of dental pulp stem cell secretome for Alzheimer’s disease treatment: an in vitro study. Stem cells international. 2016, (2016).
- Gorin, C., et al. Priming dental pulp stem cells with fibroblast growth factor-2 increases angiogenesis of implanted tissue-engineered constructs through hepatocyte growth factor and vascular endothelial growth factor secretion. Stem cells translational medicine. 5 (3), 392-404 (2016).
- Wakayama, H., et al. Factors secreted from dental pulp stem cells show multifaceted benefits for treating acute lung injury in mice. Cytotherapy. 17 (8), 1119-1129 (2015).
- Doğan, A., et al. Differentiation of human stem cells is promoted by amphiphilic pluronic block copolymers. International Journal of Nanomedicine. 7, 4849 (2012).
- Taşlı, P. N., Doğan, A., Demirci, S., Şahin, F. Boron enhances odontogenic and osteogenic differentiation of human tooth germ stem cells (hTGSCs) in vitro. Biological trace element research. 153 (1-3), 419-427 (2013).
- Yalvac, M., et al. Isolation and characterization of stem cells derived from human third molar tooth germs of young adults: implications in neo-vascularization, osteo-, adipo-and neurogenesis. The pharmacogenomics journal. 10 (2), 105 (2010).
- Doğan, A., et al. Sodium pentaborate pentahydrate and pluronic containing hydrogel increases cutaneous wound healing in vitro and in vivo. Biological trace element research. 162 (1-3), 72-79 (2014).
- Doğan, A., Yalvaç, M. E., Yılmaz, A., Rizvanov, A., Şahin, F. Effect of F68 on cryopreservation of mesenchymal stem cells derived from human tooth germ. Applied biochemistry and biotechnology. 171 (7), 1819-1831 (2013).
- Rizvanov, A. A., et al. Interaction and self-organization of human mesenchymal stem cells and neuro-blastoma SH-SY5Y cells under co-culture conditions: A novel system for modeling cancer cell micro-environment. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 76 (2), 253-259 (2010).
- Troiano, L., et al. Multiparametric analysis of cells with different mitochondrial membrane potential during apoptosis by polychromatic flow cytometry. Nature protocols. 2 (11), 2719 (2007).
- Melzer, C., von der Ohe, J., Lehnert, H., Ungefroren, H., Hass, R. Cancer stem cell niche models and contribution by mesenchymal stroma/stem cells. Molecular cancer. 16 (1), 28 (2017).
- Aguirre, A., Planell, J., Engel, E. Dynamics of bone marrow-derived endothelial progenitor cell/mesenchymal stem cell interaction in co-culture and its implications in angiogenesis. Biochemical and biophysical research communications. 400 (2), 284-291 (2010).
- Bogdanowicz, D. R., Lu, H. H. . Biomimetics and Stem Cells. , 29-36 (2013).
- Plotnikov, E., et al. Cell-to-cell cross-talk between mesenchymal stem cells and cardiomyocytes in co-culture. Journal of cellular and molecular. 12 (5a), 1622-1631 (2008).
- Bogdanowicz, D. R., Lu, H. H. Studying cell-cell communication in co-culture. Biotechnology journal. 8 (4), 395-396 (2013).
- Brunetti, G., et al. High expression of TRAIL by osteoblastic differentiated dental pulp stem cells affects myeloma cell viability. Oncology reports. 39 (4), 2031-2039 (2018).
- Doğan, A., Demirci, S., Apdik, H., Apdik, E. A., Şahin, F. Dental pulp stem cells (DPSCs) increase prostate cancer cell proliferation and migration under in vitro conditions. Tissue and Cell. 49 (6), 711-718 (2017).
